Cronología de la tecnología de baja temperatura

La siguiente es una cronología de la tecnología de baja temperatura y la tecnología criogénica ( refrigeración hasta cerca del cero absoluto, es decir, –273,15 °C, –459,67 °F o 0 K). ^[1] También enumera hitos importantes en termometría , termodinámica , física estadística y calorimetría , que fueron cruciales en el desarrollo de sistemas de baja temperatura.

Antes del siglo XIX

• C.  1700 a. C. – Zimri-Lim , gobernante de Mari en Siria, ordenó la construcción de una de las primeras casas de hielo cerca del Éufrates . ^[2]
• C.  500 aC - El yakhchal (que significa "pozo de hielo" en persa) es un antiguo tipo de refrigerador persa. La estructura se formó a partir de un mortero resistente a la transmisión de calor, en forma de cúpula. La nieve y el hielo se almacenaron bajo tierra, lo que permitió efectivamente el acceso al hielo incluso en los meses calurosos y permitió la conservación prolongada de los alimentos . A menudo se combinaba un badgir con el yakhchal para frenar la pérdida de calor. Los refrigeradores modernos todavía se llaman yakhchal en persa.
• C.  60 d.C. - Héroe de Alejandría conocía el principio de que ciertas sustancias, especialmente el aire, se expanden y contraen y describió una demostración en la que un tubo cerrado parcialmente lleno de aire tenía su extremo en un recipiente con agua. ^[3] La expansión y contracción del aire provocó que la posición de la interfaz agua/aire se moviera a lo largo del tubo. Este fue el primer principio establecido del comportamiento del gas frente a la temperatura, y posteriormente el principio de los primeros termómetros. La idea podría ser aún más anterior a él ( Empédocles de Agrigentum en su libro Sobre la naturaleza del 460 a. C.).
• 1396 d.C. - Se construyeron almacenes de hielo llamados "Dong-bing-go-tango" (que significa "almacén de almacenamiento de hielo del este" en coreano) y Seo-bing-go ("almacén de almacenamiento de hielo del oeste") en Han-Yang (actualmente Seúl). , Corea). Los edificios albergaban hielo recogido del congelado río Han en enero (según el calendario lunar). El almacén estaba bien aislado, lo que proporcionaba hielo a las familias reales durante los meses de verano. ^{[ cita necesaria ]} Estos almacenes se cerraron en 1898 d.C., pero los edificios aún están intactos en Seúl.
• 1593 – Galileo Galilei construye el primer termoscopio moderno . Pero es posible que la invención fuera de Santorio Santorio o de forma independiente, aproximadamente en la misma época, de Cornelis Drebbel . El principio de funcionamiento era conocido en la Antigua Grecia .
• C.  1611 -1613 – Francesco Sagredo o Santorio Santorio , puso una escala numérica en un termoscopio.
• 1617 – Giuseppe Biancani publica el primer diagrama claro del termoscopio
• 1638 – Robert Fludd describe un termómetro con escala, utilizando el principio de termómetro de aire con columna de aire y agua líquida.
• 1650: Otto von Guericke diseñó y construyó la primera bomba de vacío del mundo y creó el primer vacío del mundo conocido como hemisferios de Magdeburgo para refutar la suposición de larga data de Aristóteles de que " la naturaleza aborrece el vacío ".
• 1656: Robert Boyle y Robert Hooke construyeron una bomba de aire con este diseño.
• 1662 – Se demuestra la ley de Boyle (ley de los gases que relaciona la presión y el volumen) utilizando una bomba de vacío.
• 1665 – Boyle teoriza una temperatura mínima en Nuevos experimentos y observaciones sobre el frío .
• 1679 – Denis Papin – válvula de seguridad
• 1702 – Guillaume Amontons calcula por primera vez que el cero absoluto es -240 °C utilizando un termómetro de aire de su propia invención (1702), teorizando que en este punto el gas alcanzaría volumen y presión cero.
• 1714 – Daniel Gabriel Fahrenheit inventó el primer termómetro confiable, usando mercurio en lugar de mezclas de alcohol y agua.
• 1724 – Daniel Gabriel Fahrenheit propone una escala Fahrenheit, que tenía una escala más fina y una mayor reproducibilidad que la de sus competidores.
• 1730 – René Antoine Ferchault de Réaumur inventó un termómetro de alcohol y la escala de temperatura finalmente demostró ser menos confiable que el termómetro de mercurio de Fahrenheit.
• 1742 – Anders Celsius propuso una escala con cero en el punto de ebullición y 100 grados en el punto de congelación del agua. Más tarde se cambió para que fuera al revés, gracias a las aportaciones de la academia de ciencias sueca.
• 1755: William Cullen utilizó una bomba para crear un vacío parcial sobre un recipiente de éter dietílico , que luego hirvió , absorbiendo calor del aire circundante. ^[4]
• 1756 – La primera demostración pública documentada de refrigeración artificial realizada por William Cullen ^[5]
• 1782: Antoine Lavoisier y Pierre-Simon Laplace inventan el calorímetro de hielo.
• 1784 – Gaspard Monge licua el primer gas puro con Clouet produciendo dióxido de azufre líquido . ^{[6] [7]}
• 1787 – Ley de Charles (Ley de los gases, que relaciona volumen y temperatura)
• 1799: Martin van Marum y Adriaan Paets van Troostwijk comprimieron amoníaco para ver si seguía la ley de Boyle. Encontraron a temperatura ambiente y a 7 atm amoníaco gaseoso condensado en líquido. ^[7]

Siglo 19

• 1802 – John Dalton escribió "la reducibilidad de todos los fluidos elásticos de cualquier tipo a líquidos"
• 1802 – Ley de Gay-Lussac (Ley de los gases, que relaciona temperatura y presión).
• 1803 – Nevera doméstica
• 1803 – Thomas Moore de Baltimore, Maryland, recibió una patente sobre refrigeración. ^[8]
• 1805: Oliver Evans diseñó la primera máquina de refrigeración de circuito cerrado basada en el ciclo de refrigeración por compresión de vapor .
• 1809 – Jacob Perkins patenta la primera máquina frigorífica.
• 1810: John Leslie congela el agua hasta convertirla en hielo utilizando una bomba de aire .
• 1811 – Ley de Avogadro (ley de los gases)
• 1823 – Michael Faraday licua Cl ₂ ^[9]
• 1824 – Sadi Carnot – el ciclo de Carnot
• 1834 – Ley de los gases ideales por Émile Clapeyron
• 1834 – Émile Clapeyron caracteriza las transiciones de fase entre dos fases en forma de relación Clausius-Clapeyron .
• 1834: Jacob Perkins obtiene la primera patente para un sistema de refrigeración por compresión de vapor .
• 1834 – Jean-Charles Peltier descubre el efecto Peltier
• 1844 – Charles Piazzi Smyth propone una refrigeración confortable ^[10]
• c.1850 – Michael Faraday plantea la hipótesis de que congelar sustancias aumenta su constante dieléctrica.
• 1851 – John Gorrie patenta su máquina de refrigeración mecánica en los EE. UU. para producir hielo para enfriar el aire ^{[11] [12]}
• 1852: James Prescott Joule y William Thomson, primer barón Kelvin, descubren el efecto Joule-Thomson.
• 1856: James Harrison patentó un sistema de refrigeración por compresión de vapor líquido y éter y desarrolló la primera sala de refrigeración y fabricación de hielo práctica para su uso en las industrias cervecera y empacadora de carne de Geelong , Victoria, Australia.
• 1856 – August Krönig fundamento simplista de la teoría cinética de los gases .
• 1857 – Rudolf Clausius crea una teoría sofisticada de los gases basada en todos los grados de libertad , y también deriva la relación Clausius-Clapeyron a partir de principios básicos.
• 1857 – Carl Wilhelm Siemens , el ciclo Siemens
• 1858 – Julius Plücker observó por primera vez algún efecto de bombeo debido a una descarga eléctrica.
• 1859 – James Clerk Maxwell determina la distribución de velocidades y energías cinéticas en un gas, explica las propiedades emergentes de la temperatura y el calor y crea una primera ley de la mecánica estadística.
• 1859 – Ferdinand Carré – El primer sistema de refrigeración por absorción de gas que utiliza amoníaco gaseoso disuelto en agua (denominado "aqua amoníaco")
• 1862: Alexander Carnegie Kirk inventa la máquina de ciclo de aire.
• 1864 – Charles Tellier patenta un sistema de refrigeración que utiliza éter dimetílico.
• 1867: Thaddeus SC Lowe patentó un sistema de refrigeración que utiliza dióxido de carbono y, en 1869, fabricó una máquina para fabricar hielo que utiliza dióxido de carbono seco. El mismo año, Lowe compró un barco de vapor y le instaló un dispositivo de refrigeración con compresor para el transporte de carne congelada.
• 1867: el inmigrante francés Eugene Dominic Nicolle disolvió amoníaco en agua hasta alcanzar una temperatura de -20 °C en una habitación sellada. Junto con otro nuevo australiano, el industrial Sir Thomas Mort , que en 1867 construyó la primera fábrica de congeladores utilizando esta idea en Balmain , y con la ayuda del político de Nueva Gales del Sur , Augustus Morris , superó la desconfianza del público hacia los alimentos congelados al revelar el hecho a una audiencia de los influyentes (después de su comida estatal) el 2 de septiembre de 1875. ^[13]
• 1869 – Charles Tellier instala una planta de almacenamiento en frío en Francia.
• 1869 – Thomas Andrews descubre la existencia de un punto crítico en los fluidos.
• 1871: Carl von Linde construye su primera máquina compresora de amoníaco .
• ca 1873: Van der Waals publica y propone un modelo de gas real denominado más tarde ecuación de Van der Waals .
• 1875: Raoul Pictet desarrolla una máquina de refrigeración que utiliza dióxido de azufre para combatir los problemas de alta presión del amoníaco cuando se utiliza en climas tropicales (principalmente para el envío de carne).
• 1876 ​​– Carl von Linde patentó un equipo para licuar aire mediante el proceso de expansión de Joule Thomson y enfriamiento regenerativo ^[14]
• 1877 – Raoul Pictet y Louis Paul Cailletet , trabajando por separado, desarrollan dos métodos para licuar el oxígeno .
• 1879 – Máquina Bell-Coleman
• 1882: William Soltau Davidson instaló una unidad de refrigeración por compresión en el buque neozelandés Dunedin.
• 1883 – Zygmunt Wróblewski condensa cantidades experimentalmente útiles de oxígeno líquido
• 1885 – Zygmunt Wróblewski publicó que la temperatura crítica del hidrógeno era 33 K; presión crítica, 13,3 atmósferas; y punto de ebullición, 23 K.
• 1888 – Loftus Perkins desarrolla la cámara fría " Arktos " para conservar alimentos, utilizando un sistema de absorción temprana de amoníaco.
• 1892: James Dewar inventa el matraz Dewar de vidrio plateado con aislamiento al vacío.
• 1895: Carl von Linde solicita la protección de una patente del ciclo Hampson-Linde para la licuefacción del aire atmosférico u otros gases (aprobado en 1903).
• 1898 – James Dewar condensa hidrógeno líquido mediante enfriamiento regenerativo y su invento, el matraz de vacío .

siglo 20

• 1905 – Carl von Linde obtiene oxígeno y nitrógeno líquidos puros .
• 1906 – Willis Carrier patenta la base del aire acondicionado moderno .
• 1908 – Heike Kamerlingh Onnes licúa el helio .
• 1911 – Heike Kamerlingh Onnes divulga su investigación sobre el fenómeno metálico de baja temperatura caracterizado por la ausencia de resistencia eléctrica, llamándolo superconductividad .
• 1915 – Wolfgang Gaede – la bomba de difusión
• 1920 – Edmund Copeland y Harry Edwards utilizan isobutano en refrigeradores pequeños.
• 1922 – Baltzar von Platen y Carl Munters inventan el enfriador de absorción de 3 fluidos, impulsado exclusivamente por calor.
• 1924 – Fernand Holweck – la bomba Holweck
• 1926 – Albert Einstein y Leó Szilárd inventan el frigorífico Einstein .
• 1926 – Willem Hendrik Keesom solidifica el helio.
• 1926: General Electric Company presenta el primer refrigerador con compresor hermético.
• 1929: David Forbes Keith de Toronto, Ontario, Canadá, recibió una patente para el Icy Ball que ayudó a cientos de miles de familias durante los años treinta .
• 1933 – William Giauque y otros – Refrigeración por desmagnetización adiabática
• 1937: Pyotr Leonidovich Kapitsa , John F. Allen y Don Misener descubren la superfluidez utilizando helio-4 a 2,2 K.
• 1937 – Frans Michel Penning inventa un tipo de vacuómetro de cátodo frío conocido como medidor de Penning.
• 1944 – Manne Siegbahn , la bomba Siegbahn
• 1949 – SG Sydoriak, ER Grilly, EF Hammel, primeras mediciones de 3He puro en el rango de 1 K
• 1950 - Invención del llamado enfriador Gifford-McMahon por KW Taconis (patente US2,567,454)
• 1951 – Heinz London inventa el principio del refrigerador de dilución .
• 1955 – Concepto de bomba turbomolecular de Willi Becker ^[15]
• 1956 – GK Walters, WM Fairbank, descubrimiento de la separación de fases en mezclas de 3He-4He
• 1957 – Lewis D. Hall, Robert L. Jepsen y John C. Helmer bomba de iones basada en la descarga de Penning
• 1959 – Ciclo de Kleemenko
• 1960 - Reinvención del refrigerador Gifford-McMahon por HO McMahon y WE Gifford
• 1965 – DO Edwards y otros, descubrimiento de la solubilidad finita de 3He en 4He a 0K
• 1965 – P. Das, R. de Bruyn Ouboter, KW Taconis, refrigerador de dilución de un solo uso ^[16]
• 1966 – HE Hall, PJ Ford, K. Thomson, refrigerador de dilución continua
• 1972 – David Lee , Robert Coleman Richardson y Douglas Osheroff descubren la superfluidez en helio-3 a 0,002 K.
• 1973 – Compresor lineal
• 1978 – Demostración del enfriamiento por láser en los grupos Wineland y Dehmelt.
• 1983 - Refrigerador de tubo de pulso tipo orificio inventado por Mikulin, Tarasov y Shkrebyonock
• 1986 – Karl Alexander Müller y J. Georg Bednorz descubren la superconductividad de alta temperatura
• 1995 – Eric Cornell y Carl Wieman crean el primer ^[17] condensado de Bose-Einstein , utilizando un gas diluido de Rubidio-87 enfriado a 170 nK. Ganaron el Premio Nobel de Física en 2001 por BEC.
• 1999 – DJ Cousins ​​y otros, refrigerador de dilución que alcanza 1,75 mK
• 1999 - El actual récord mundial de temperatura más baja se estableció en 100 picokelvins (pK), o 0,000 000 000 1 de kelvin, enfriando los espines nucleares en un trozo de metal rodio . ^[18]

Siglo 21

• 2000: Se informaron temperaturas de espín nuclear inferiores a 100 pK en un experimento realizado en el Laboratorio de Baja Temperatura de la Universidad Tecnológica de Helsinki en Espoo , Finlandia . Sin embargo, ésta era la temperatura de un grado de libertad particular –una propiedad cuántica llamada espín nuclear–, no la temperatura termodinámica promedio general para todos los grados de libertad posibles. ^{[19] [20]}
• 2014 - Los científicos de la colaboración CUORE en el Laboratori Nazionali del Gran Sasso en Italia enfriaron un recipiente de cobre con un volumen de un metro cúbico a 0,006 kelvin (-273,144 °C; -459,659 °F) durante 15 días, estableciendo un récord para el temperatura más baja en el universo conocido en un volumen contiguo tan grande ^[21]
• 2015 - Físicos experimentales del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) enfriaron con éxito moléculas en un gas de sodio y potasio a una temperatura de 500 nanokelvins, y se espera que exhiba un estado exótico de la materia al enfriar estas moléculas un poco más. ^[22]
• 2015: un equipo de físicos atómicos de la Universidad de Stanford utilizó una técnica de lentes de ondas de materia para enfriar una muestra de átomos de rubidio a una temperatura efectiva de 50 pK en dos dimensiones espaciales. ^[23]
• 2017 - Cold Atom Laboratory (CAL), un instrumento experimental lanzado a la Estación Espacial Internacional (ISS) en 2018. ^[24] El instrumento crea condiciones extremadamente frías en el entorno de microgravedad de la ISS que conducen a la formación de condensados ​​de Bose Einstein que son una magnitud más fría que las que se crean en los laboratorios de la Tierra. En este laboratorio espacial, se prevé que se puedan lograr tiempos de interacción de hasta 20 segundos y temperaturas tan bajas como 1 picokelvin (K), lo que podría conducir a la exploración de fenómenos mecánicos cuánticos desconocidos y a probar algunas de las leyes más fundamentales de la física. . ^{[25] [26]} ${\displaystyle 10^{-12}}$

Ver también

• Lista de cronogramas
• Licuefacción de gases
• Historia de la superconductividad
• Historia de la termodinámica
• Cronología de la tecnología de medición de temperatura y presión
• Cronología de la termodinámica, la mecánica estadística y los procesos aleatorios.
• gases industriales

Referencias

1. Martynov, AV (1976). "La terminología de la tecnología de baja temperatura (discusión)". Ingeniería Química y Petrolera . 12 (5): 470–472. doi :10.1007/BF01146769. S2CID  110774259.
2. Stephanie Dalley (1 de enero de 2002). Mari y Karana: dos antiguas ciudades babilónicas. Prensa Gorgias LLC. pag. 91.ISBN​ 978-1-931956-02-4.
3. TD McGee (1988) Principios y métodos de medición de temperatura ISBN 0-471-62767-4 
4. Arora, Ramesh Chandra (30 de marzo de 2012). "Refrigeración mecánica por compresión de vapor". Refrigeracion y aire acondicionado . Nueva Delhi, India: Aprendizaje de PHI. pag. 3.ISBN​ 978-81-203-3915-6.
5. William Cullen, Del frío producido por la evaporación de fluidos y de algunos otros medios de producir frío, en Ensayos y observaciones físicas y literarias leídas ante una sociedad en Edimburgo y publicadas por ellos, II, (Edimburgo 1756)
6. Tatón, René (1952). "Quelques précisions sur le chimiste Clouet et deux de ses homónimos". Revue d'Histoire des Sciences et de Leurs Applications . 5 (4): 359–367. doi :10.3406/rhs.1952.2972. JSTOR  23905084.
7. Wisniak, Jaime. "Louis Paul Cailletet: la licuefacción de los gases permanentes". (2003).
8. "1803: Thomas Moore". Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 6 de septiembre de 2008 .
9. Mendelssohn, Kurt. "Búsqueda del cero absoluto: el significado de la física de bajas temperaturas". (1977).
10. 1844 – Charles Piazzi Smyth Archivado el 10 de febrero de 2012 en la Wayback Machine.
11. 1851 John Gorrie
12. "Imágenes de patentes" . Consultado el 15 de marzo de 2015 .
13. JT Critchell & J. Raymond (Constable & Co., Londres: 1912), Una historia del comercio de carne congelada.
14. "aplicación-a1" . Consultado el 15 de marzo de 2015 .
15. Cronología de la ciencia y la tecnología del vacío
16. Zu, H.; Dai, W.; de Waele, ATAM (2022). "Desarrollo de refrigeradores de dilución: una revisión". Criogenia . 121 . doi : 10.1016/j.cryogenics.2021.103390. ISSN  0011-2275. S2CID  244005391.
17. "Nuevo estado de la materia visto cerca del cero absoluto". NIST. Archivado desde el original el 1 de junio de 2010.
18. "Récord mundial en bajas temperaturas". Archivado desde el original el 18 de junio de 2009 . Consultado el 5 de mayo de 2009 .
19. Knuuttila, Tauno (2000). Magnetismo nuclear y superconductividad en rodio. Espoo, Finlandia: Universidad Tecnológica de Helsinki. ISBN 978-951-22-5208-4. Archivado desde el original el 28 de abril de 2001 . Consultado el 11 de febrero de 2008 .
20. "Récord mundial de bajas temperaturas" (Presione soltar). Laboratorio de Baja Temperatura, Teknillinen Korkeakoulu. 8 de diciembre de 2000. Archivado desde el original el 18 de febrero de 2008 . Consultado el 11 de febrero de 2008 .
21. "CUORE: El corazón más frío del universo conocido". Comunicado de prensa del INFN . Consultado el 21 de octubre de 2014 .
22. "El equipo del MIT crea moléculas ultrafrías". Instituto de Tecnología de Massachusetts, Massachusetts, Cambridge . 10 de junio de 2015.
23. Kovachy, Tim; Hogan, Jason M.; Panadero de azúcar, Alex; Dickerson, Susannah M.; Donnelly, Christine A.; Overstreet, Chris; Kasevich, Mark A. (2015). "Lentes de ondas de materia a temperaturas picokelvin". Cartas de revisión física . 114 (14): 143004. arXiv : 1407.6995 . Código Bib : 2015PhRvL.114n3004K. doi : 10.1103/PhysRevLett.114.143004 . PMID  25910118.
24. "La ciencia más genial jamás dirigida a la estación espacial". Ciencia | AAAS . 2017-09-05 . Consultado el 24 de septiembre de 2017 .
25. "Misión del Laboratorio de Átomo Frío". Laboratorio de Propulsión a Chorro . NASA. 2017. Archivado desde el original el 29 de marzo de 2013 . Consultado el 22 de diciembre de 2016 .
26. "El laboratorio Cold Atom crea danza atómica". Noticias de la NASA . 26 de septiembre de 2014 . Consultado el 21 de mayo de 2015 .

enlaces externos

• Historia de la refrigeración